Fakultät Rechner: n!, Gamma-Funktion, Stirling
Fakultät Rechner n! für Ganzzahlen bis 170. Gamma-Funktion Γ(x), Stirling, Doppelfakultät n!!, Subfakultät !n. Permutationen, Kombinationen.
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Fakultät: n! = n · (n−1) · ... · 1
Die Fakultät einer positiven Ganzzahl n ist das Produkt aller Ganzzahlen von 1 bis n. Konvention: 0! = 1.
Formeln
- n! = n · (n−1)!
- Γ(n) = (n−1)!
- Stirling: n! ≈ √(2πn)·(n/e)ⁿ
- n!! — Doppelfakultät
- !n — Subfakultät
Tabelle
| n | n! |
|---|---|
| 5 | 120 |
| 10 | 3.628.800 |
| 20 | 2,43×10¹⁸ |
| 100 | 9,33×10¹⁵⁷ |
| 170 | 7,26×10³⁰⁶ |
Beispiele
6 Personen
720 Anordnungen.
Lotto 6/49
13.983.816.
52 Karten
52! ≈ 8×10⁶⁷.
Derangement
!5 = 44.
Gamma-Funktion
Erweiterung auf reelle Zahlen. Γ(1/2) = √π. Euler 1729.
Stirling
n! ≈ √(2πn)·(n/e)ⁿ.
Doppelfakultät
5!! = 15, 6!! = 48.
Subfakultät
Permutationen ohne Fixpunkte. !n/n! → 1/e.
Permutationen und Kombinationen
- P(n,k) = n!/(n−k)!
- C(n,k) = n!/(k!(n−k)!)
Anwendungen
Kombinatorik
- Lotterien
- Poker
- Passwoerter
Statistik
- Poisson
- Binomial
Physik
- Statistische Mechanik
- Taylor-Reihen
Informatik
- Rekursive Algorithmen
- Komplexitaet O(n!)
Taylor-Reihen
e^x = Σ xⁿ/n!.
Geschichte
Kramp (1808): Notation n!. Euler (1729): Gamma. Stirling (1730).
Wissenswertes
- Endnullen: Σ⌊n/5ᵏ⌋
FAQ
Warum 0! = 1?
Konvention.
Warum explodiert?
Multiplikation Ganzzahlen.
Grosses n!?
BigInt, Stirling, Gamma.
Gamma?
Erweiterung reelle Zahlen.
Doppelfakultät?
Gleiche Paritaet.
Derangements?
Ohne Fixpunkte.
Stirling?
Asymptotische Naeherung.
Haeufige Fehler
- 0! = 0 (falsch)
- Nicht-Ganzzahlen (Gamma)
- Ueberlauf n>170
Die Gamma-Funktion: die Fakultät der reellen Zahlen
Die Fakultät ist nur für nichtnegative ganze Zahlen definiert, aber die Gamma-Funktion Γ, 1729 von Leonhard Euler eingeführt, erweitert sie auf alle reellen und komplexen Zahlen. Ihre Schlüsseleigenschaft ist Γ(n+1) = n! für ganze Zahlen, sodass sie die Fakultät reproduziert, aber auch zwischen den ganzen Zahlen definiert ist. Ein berühmter Wert ist Γ(1/2) = √π, der die Berechnung von "Halb-Fakultäten" wie (1/2)! = √π/2 erlaubt. Die Gamma-Funktion ist unverzichtbar in der Statistik (Gamma-, Beta- und Chi-Quadrat-Verteilung), in der Quantenphysik und in der analytischen Zahlentheorie. Der Rechner wertet sie mit der hochpräzisen Lanczos-Näherung aus.
Spezielle Fakultäten und das explosive Wachstum
Die Fakultät wächst schneller als jede Exponentialfunktion: 10! = 3.628.800, 20! ≈ 2,4×10¹⁸ und 170! ≈ 7,3×10³⁰⁶, die Grenze der Double-Präzision. Es gibt Varianten: die Doppelfakultät n!! = n·(n−2)·(n−4)·... (zum Beispiel 5!! = 15), genutzt in der Kombinatorik; die Subfakultät !n, die Permutationen ohne Fixpunkte (Derangements) zählt, mit der eleganten Eigenschaft !n/n! → 1/e ≈ 0,3679. Für große Werte nutzt man die Stirling-Näherung n! ≈ √(2πn)·(n/e)ⁿ, deren relativer Fehler wie 1/(12n) abnimmt: nur 0,83% für n = 10 und 0,08% für n = 100. Die Fakultät ist die Grundlage der Kombinatorik: die Permutationen von n Objekten sind n! und die Kombinationen C(n,k) = n!/(k!·(n−k)!).
Aktualisiert im Juli 2026
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